Potentiaalput

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 117

Potentiaalput

Ik heb enkele mogelijkheden van potentiaalputten op een rijtje gezet.

Kan iemand eens controleren of mijn oplossingen van de 1D tijdsonafhankelijke Schrödingervgl juist zijn?
\(\frac{d^2\psi}{dx^2}+\frac{2m}{(h/2\pi)^2}(E-U)\psi=0\)
1) Oneindig diepe potentiaalput:

Voor x in [0,L] is U=0 :

Vgl:
\(\frac{d^2\psi}{dx^2}+\frac{2m}{(h/2\pi)^2}E\psi=0\)
Algemene Oplossing:
\(\psi(x)=A sin(kx) + B cos(kx)\)
met
\(k=\frac{\sqrt{2mE}}{h/(2\pi)}\)
Randvoorwaarden:
\(\psi(0)=0\)
en
\(\psi(L)=0\)
Opl:
\(\psi(x)=A sin(\frac{\pi n x}{L})\)
met A te vinden door normeringsvoorwaarde: A = wortel(2/L)

2) Eindig diepe potentiaalput:

2.a Voor x in [0,L] is U=0 en voor x daarbuiten is U>E :

Vgl:
\(\frac{d^2\psi}{dx^2}+\frac{2m}{(h/2\pi)^2}(E-U)\psi=0\)
Hierbij hebben we 3 gebieden, in volgorde van links naar rechts: I, II en III.

AO van gebied I:
\(\psi(x)=A exp(k'x) + B exp(-k'x)\)
AO van gebied II:
\(\psi(x)=C sin(kx) + D cos(kx)\)
AO van gebied III:
\(\psi(x)=E exp(k'x) + F exp(-k'x)\)
met
\(k=\frac{\sqrt{2mE}}{h/(2\pi)}\)
en
\(k'=\frac{\sqrt{2m(E-U)}}{h/(2\pi)}\)
Oplossing moet (fysisch gezien) eindig blijven voor x -> oneindig en x -> -oneindig, dus B=E=0

Randvoorwaarden:

Voor x=0 moet
\(\psi_I=\psi_{II}\)
en zo ook hun afgeleiden.

Voor x=L moet
\(\psi_{II}=\psi_{III}\)
en zo ook hun afgeleiden.

Samen met de normeringsvwd zijn de constanten te vinden.

2.b Voor x in [0,L] is U=0 en voor x daarbuiten is U<E :

Vgl:
\(\frac{d^2\psi}{dx^2}+\frac{2m}{(h/2\pi)^2}(E-U)\psi=0\)
Ook hierbij hebben we 3 gebieden, in volgorde van links naar rechts: I, II en III.

AO van gebied I:
\(\psi(x)=A exp(ik'x) + B exp(-ik'x)\)
AO van gebied II:
\(\psi(x)=C sin(kx) + D cos(kx)\)
AO van gebied III:
\(\psi(x)=E exp(ik'x) + F exp(-ik'x)\)
met
\(k=\frac{\sqrt{2mE}}{h/(2\pi)}\)
en
\(k'=\frac{\sqrt{2m(E-U)}}{h/(2\pi)}\)
Randvoorwaarden:

Voor x=0 moet
\(\psi_I=\psi_{II}\)
en zo ook hun afgeleiden.

Voor x=L moet
\(\psi_{II}=\psi_{III}\)
en zo ook hun afgeleiden.

Samen met de normeringsvwd zijn de constanten te vinden.

Mijn vraagjes:

*) Bij 2.b, kan je daar al enkele constanten schrappen? Zo ja, welke en waarom?

*) Mag je heel deze redenering doortrekken tot potentiaalvallen? Dus waar U=0 als oplossing
\(\psi(x)=C sin(kx) + D cos(kx)\)
gebruiken ed.?

Alvast bedankt!

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Re: Potentiaalput

Ik zie alles zitten uitgenomen 2.b.Welk soort potentiaalval is dit?Tweede * kan ik positief beantwoorden.
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Berichten: 117

Re: Potentiaalput

Bedankt voor je reactie!

Wat bedoel je met welk soort potentiaalval bij 2.b?

Het is analoog aan 2.a maar dan met U<E,

waardoor de term
\(\frac{2m}{(h/2\pi)^2}(U-E)\)
in
\(\frac{d^2\psi}{dx^2}=\frac{2m}{(h/2\pi)^2}(U-E)\psi\)
negatief wordt, en je dus een andere oplossing vindt.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Re: Potentiaalput

dmx schreef:Bedankt voor je reactie!

Wat bedoel je met welk soort potentiaalval bij 2.b?

Het is analoog aan 2.a maar dan met U<E,

waardoor de term
\(\frac{2m}{(h/2\pi)^2}(U-E)\)
in
\(\frac{d^2\psi}{dx^2}=\frac{2m}{(h/2\pi)^2}(U-E)\psi\)
negatief wordt, en je dus een andere oplossing vindt.
Ik was efkens verkeerd ;)
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Berichten: 8

Re: Potentiaalput

een klein vraagje omtrent uw berekening,

bij de oneindig diepe potentiaalput, waarom ga je ervan uit dat er geen deeltje kan zijn voor x>L ??

of is er geen tunnel effect mogelijk bij een oneindig diepe potentiaalput, en als dat zo is waarom niet??

mendoza, cursus kwantum trachten te leren ;)

Berichten: 8

Re: Potentiaalput

Algemene Oplossing:
\(\psi(x)=A sin(kx) + B cos(kx)\)
met
\(k=\frac{\sqrt{2mE}}{h/(2\pi)}\)
bij het oplossen van de karakteristieke vgl, bekom ik de oplossingen i*k en -i*k, hoe geraakt u die imaginaire eenheid kwijt?

verbetering: ik heb niets gezegd!! lomp van me!

Berichten: 8

Re: Potentiaalput

en om op uw vraag te beantwoorden, mag je in gebied III de constante F gelijk stellen aan nul, als we veronderstellen dat het deeltje in de put zit en er misschien uit komt (tunnel-effect) maar een keer de potentiaal barrière overwonnen is er niets meer dat het deeltje terugtrekt/terugstuurt naar de put => de negatieve eigenwaarden van de eigenfuncties komen niet voor => F=0 analoog voor in gebied I, waar de constante A gelijkgesteld mag worden aan nul

Reageer